專利名稱：使產生自瀝青的硫化氫減少的方法
技術領域：
本發明涉及浙青生產技術。本發明特別涉及利用化學添加劑生產浙青。
背景技術：
“油母質”在本領域中通常定義為已經通過自然降解(例如通過成巖作用)轉化了 的作為固體、不溶性烴生產的烴，其通常含有碳、氫、氮、氧和硫。煤和油頁巖是含有油母質 的材料的典型實例。“柏油”在本領域中通常定義為基本溶于二硫化碳的非晶態固體或粘性 烴材料。“油”通常定義為含有可凝結烴的復雜混合物的流體。在煉制過程期間，將油轉化 成多種產品。例如，汽油是一種這樣的產品并且是低粘度和揮發性烴的混合物。潤滑油是 另一種烴產品并且具有較高的粘度和較低的揮發性。重燃料油例如“Bunker C”具有甚至 更大的粘度和更低的揮發性。粘度甚至更高且揮發性甚至更低、但是不完全是固體例如焦 炭的材料在本領域中通常稱為柏油，并且另外包含油的許多非烴組分，包括元素硫和含硫 化合物。這些柏油和柏油狀產品具有令人吃驚的眾多用途，包括但不限于用于防水屋面的 膜、構建木瓦和構建道路。
發明內容
在一個方面，本發明是減少來自浙青組合物的硫化氫排出物的方法，所述方法包 括使添加劑與浙青組合物摻合，其中所述添加劑包含金屬硼酸鹽復合物。在一些實施方案 中，金屬硼酸鹽復合物使用Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu、Cr和它們的混合物作為金屬制得。在另一方面，本發明是包含浙青和添加劑的組合物，所述添加劑包含金屬硼酸鹽 復合物。
具體實施例方式在一個實施方案中，本發明是減少來自浙青組合物的硫化氫排出物的方法。用于 本申請的目的，術語“浙青”指在室溫下是固體或半固體并且當加熱時逐漸液化的多種材料 中的任一種，其中主要成分是天然產生的柏油(或油母質)或在石油煉制作為渣油獲得的 柏油狀材料。硫化氫可以作為天然產生的材料存在于浙青中，特別是衍生自油母質的浙青中。 被硫強烈污染的油(本領域中有時稱為酸性原油)也可以產生已經“攜帶”硫化氫的油腳。 通過加熱浙青，含有硫組分的任意浙青可能同時釋放出產生的硫化氫。在一個實施方案中，利用包括在加熱浙青之前或同時使添加劑與浙青摻合的方 法，“清除”浙青中存在的硫化氫。為了本申請的目的，術語“清除”表示添加劑與浙青中的 硫化氫相互作用，使得來自浙青的硫化氫氣態排出物減少或消除。本發明的添加劑包含金屬硼酸鹽復合物。可用于本發明的金屬硼酸鹽復合物包括含有選自Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu、Cr和它們的混合物的金屬的那些。在一些實施方案中，所 述金屬是鐵；和在其它實施方式中，所述金屬是Co、Mg或Ni。金屬硼酸鹽復合物可以使用與Mn、C0、Ni、Fe、Zn、Cu和Cr可以形成復合物的硼酸 鹽化合物和非硼酸鹽化合物制備。可以使用的硼酸鹽化合物包括可以原位轉化成能夠形成 復合物的硼酸鹽化合物的化合物。硼酸鹽化合物的實例可以包括但不限于四硼酸鈉，硼 酸，多硼酸鈉，二硼酸鈉，硼鈉鈣石和硬硼鈣石。也可以使用這些材料的組合。非硼酸鹽復合化合物包括羧酸，但也可以包括具有可以與Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu 和Cr形成復合物的官能團的其它化合物。用于本公開內容的目的，這些化合物是具有通式 RxAy的那些。在該通式中，R是具有1-30個碳并且不含有阻止化合物與目標金屬進行復合 的原子或基團的烷基或另一有機部分。A為可以是或可以不是端基的復合官能團，包括羧酸 基團、磺酸基團和能夠與目標金屬形成復合物的其它基團。X和Y是整數，并且具有滿足R 和A基團的價態所需的數值。金屬硼酸鹽復合物可以使用本領域中已知用于制備該組合物的方法制得。例如， 一種或多種有機酸可以與金屬氫氧化物摻合，以生產第一摻合物，所述第一摻合物隨后可 以與硼酸摻合以生產該復合物。也可以使用利用不同合成路徑的其它中間產物，只要所得 產物具有這樣的一般性結構，其中實質上所有的所得組合物具有在硼和金屬之間的鍵或配 位配體。在一些實施方案中，這是“Μ-0-Β”基團形式，其中“M”是金屬，“0”是氧，“B”是硼。美國專利No. 5，276，172 (其全文經此引用并入本文)教導一條這樣的合成路徑。 在該專利的實施例1中，將新癸酸(210g)、丙酸(147g)和二甲苯(300g)加入反應燒瓶，并 在機械攪拌下于50°C下加熱。加入氫氧化鈷(171g)，并在機械攪拌下將溫度升高至90°C， 以生產可移動的藍色液體。施加另外的熱量，以利用Dean&Stark氣水分離器去除由二甲苯 夾帶的反應水。當溫度已經達到140°C時，將溶解在二甲苯(150g)中的苯甲酸(73g)逐漸加 入反應混合物，同時繼續去除形成的水。在完成水去除(65g)之后，通過利用真空而短程蒸 餾至155°C的最大溫度以去除二甲苯，從而完成去除。隨后，加入原硼酸正丁基酯(138g)。 將反應混合物加熱至190°C和回流3小時。隨后，利用真空，在220°C的最大溫度下蒸餾出 丙酸正丁基酯(220g)，從而完成酯去除。提供該合成路徑僅用于示例的目的，和不應理解為 限定本發明的范圍。可以使用本領域技術人員已知有用的任意方法使添加劑與浙青摻合。例如，可以 將添加劑加入容器中，隨后將浙青加入容器中、“在添加劑之上”，之后使用機械混合器混 合。在替代實施方案中，添加劑和浙青不是使用機械混合器混合，而是通過使容器移動而進 行摻合。在又一個實施方案中，添加劑可以作為進料物流加入煉油廠的塔底油分離過程中。 可以當儲存或運輸浙青時將添加劑加入浙青；例如，可以在將浙青加入貨艙中之前、期間或 之后，將添加劑加入船的儲油罐或貨艙。可以在用于獲得目標最終結果的任意濃度下，將添加劑加入浙青中。例如，如果 不需要完全減少硫化氫，則可以在足夠達到目標規格的水平下加入添加劑。本領域技術 人員熟知如何確定使用的添加劑的適當濃度，以達到硫化氫的目標或規格濃度。雖然一般 如此，但是在本發明的一些實施方案中，可能希望使用足夠的添加劑，以將約250-2500ppm 的添加劑、例如鐵硼酸鹽復合物加入浙青中。在另外的實施方案中，所述濃度可以是 500-2000ppm。在其它的實施方案中，所述濃度可以是約1000-1500ppm。不同的浙青和甚至是具有不同初始硫化氫濃度的相似浙青可能需要關于本發明添加劑的不同配入量。已經保 持在高溫或非常高的溫度下延長的時間量的浙青可能具有高硫化氫濃度，因此需要更高濃 度的添加劑以利用本發明方法進行有效處理。在一些應用中，本發明的添加劑當允許與柏油長期相互作用時可能是最有效的。 例如，一旦與浙青摻合，本發明的添加劑可以在1小時-24小時的時間段內最有效地降低浙 青內的硫化氫濃度。本發明的添加劑可以在相對高溫下使用。例如，添加劑可以在425° F(218°C)的 溫度下使用，但是在更通常用于處理浙青的溫度275° F-375。F(135°C _190°C )下也是有 效的。實施例提供以下實施例用于說明本發明。所述實施例不用于限定本發明的范圍，并且它 們也不應被如此進行理解。除非另有說明，數量單位為重量份或重量百分數。實施例1-4和對比例I實驗1以下表1中顯示的量，將添加劑加入單獨的1夸脫(0.95L)干凈金屬罐 中。將500ml浙青加入每個罐中，密封所述罐。利用烘箱，將每個罐內的樣品維持在 300° F(149°C)下。通過利用震動器平臺使罐子震動，從而使添加劑與浙青摻合。4小時 后，刺穿罐子，利用Digger 管測定罐子內頂部空間中的硫化氫濃度。結果顯示于下表ι 中。實施例1是可從OMG Americas以商品名EP9785獲得的石腦油中75%的鐵硼酸鹽 新癸酸鹽復合物。實施例2是可從OMG Americas以商品名ULTRA-DRI 360D獲得的石腦油中 82%的鈷硼酸鹽新癸酸鹽復合物。實施例3是可從OMG Americas以商品名ULTRA-SET248D 獲得的石腦油中68%的錳硼酸鹽新癸酸鹽復合物。實施例4是可從OMG Americas以商品 名MANOCAT NBA獲得的有機溶劑中40%的鎳硼酸鹽新癸酸鹽復合物。對比例I是丁醛和乙 醇胺的縮合產物。它以70%的濃度存在于煤油中。表 權利要求
一種減少來自瀝青組合物的硫化氫排出物的方法，所述方法包括使添加劑與瀝青組合物摻合，其中所述添加劑包含金屬硼酸鹽復合物。
2.權利要求1的方法，其中金屬硼酸鹽復合物利用選自以下的金屬制備Mn，Co,Ni， Fe，Zn，Cu，Cr和它們的組合。
3.權利要求2的方法，其中金屬硼酸鹽復合物利用Fe制備。
4.權利要求2的方法，其中金屬硼酸鹽復合物利用選自以下的金屬制備Mn，Co和Ni。
5.權利要求1的方法，其中金屬硼酸鹽復合物利用選自以下的化合物制備四硼酸鈉， 硼酸，多硼酸鈉，二硼酸鈉，硼鈉鈣石，硬硼鈣石和它們的混合物。
6.權利要求1的方法，其中金屬硼酸鹽復合物是通過不是金屬硼酸鹽復合物的化合物 的原位轉化獲得的一種金屬硼酸鹽復合物。
7.權利要求1的方法，其中所述添加劑另外包含能夠與選自Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu和 Cr的金屬形成復合物的非金屬硼酸鹽的化合物。
8.權利要求7的方法，其中能夠與選自Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu和Cr的金屬形成復合物 的非金屬硼酸鹽的化合物具有通式RxAy 其中R是具有1-30個碳并且不含有阻止所述化合物與選自Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu和Cr的 金屬進行復合的原子或基團的烷基或另一有機部分；并且A為復合官能團。
9.權利要求8的方法，其中A是羧酸基團或磺酸基團。
10.權利要求8的方法，其中A是端基。
11.權利要求8的方法，其中χ和y是整數，并且具有滿足R和A的價態所需的數值。
12.權利要求1的方法，其中將所述添加劑加入容器中，隨后將浙青組合物加入容器 中、在所述添加劑之上，之后使用機械混合器混合。
13.權利要求1的方法，其中所述添加劑和浙青組合物通過使含有它們的容器移動而 進行摻合。
14.權利要求1的方法，其中所述添加劑以約250-2，500ppm(w/w)的濃度加入浙青組合 物中。
15.權利要求14的方法，其中所述添加劑以約500-2，000ppm(W/W)的濃度加入浙青組合物中。
16.權利要求14的方法，其中所述添加劑以約100-l，500ppm(w/w)的濃度加入浙青組合物中。
17.權利要求1的方法，其中所述添加劑和浙青組合物在約 275° F-375。F(135°C _190°C )的溫度下進行摻合。
18.—種組合物，其包含浙青和添加劑，其中所述添加劑包含金屬硼酸鹽復合物。
19.權利要求18的組合物，其中金屬硼酸鹽復合物利用選自以下的金屬制備Mn，Co, Ni，Fe，Zn，Cu，Cr和它們的組合。
20.權利要求18的組合物，其中金屬硼酸鹽復合物利用選自以下的化合物制備四硼 酸鈉，硼酸，多硼酸鈉，二硼酸鈉，硼鈉鈣石，硬硼鈣石和它們的混合物。
全文摘要
從瀝青釋放的硫化氫可以利用作為清除劑的添加劑進行減少或消除。當在瀝青生產中用作添加劑時，金屬硼酸鹽復合物是阻止或減少從瀝青釋放硫化氫的有效組分。需要強調的是，提供本摘要用于滿足摘要要求的規定，這將允許檢索者或其他讀者快速確定技術公開內容的主題。應理解的是，本摘要將不用于解釋或限定權利要求的范圍或含義。37CFR 1.72(b)。
文檔編號C08K3/38GK101945934SQ200980105905
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月18日 優先權日2008年2月20日
發明者J·德雷珀 申請人:貝克休斯公司